技術領域
本發(fā)明涉及適用于例如大廈用多聯(lián)空調等的空氣調節(jié)裝置。
背景技術:
以往以來,在大廈用多聯(lián)空調等的空氣調節(jié)裝置中,例如使制冷劑在配置在建筑物外的熱源機即室外機和配置在建筑物的室內的室內機之間循環(huán),由此執(zhí)行制冷運轉或制熱運轉。具體來說,通過制冷劑散熱而被加熱的空氣、或者制冷劑吸熱而被冷卻的空氣來實施空調對象空間的制冷或制熱。作為這樣的空氣調節(jié)裝置所使用的制冷劑,大多使用例如HFC(氫氟碳化合物)類制冷劑。另外,也提出了使用二氧化碳(CO2)等自然制冷劑。
另外,在被稱為制冷機的空氣調節(jié)裝置中,通過配置在建筑物外的熱源機生成冷能或熱能。而且,在配置在室外機內的熱交換器中對水、防凍液等進行加熱、冷卻,并將其向室內機即風機盤管單元、板式散熱器等輸送來實施制冷或制熱(例如,參照專利文獻1)。
另外,在被稱為廢熱回收型制冷機的熱源機和室內機之間連接4條水管,同時供給冷卻、加熱了的水等,在室內機中能夠自由選擇制冷或制熱(例如,參照專利文獻2)。
另外,還有如下裝置,該裝置將1次制冷劑和2次制冷劑的熱交換器配置在各室內機的附近,并向室內機輸送2次制冷劑(例如,參照專利文獻3)。
另外,室外機和具有熱交換器的分支單元之間通過2條配管連接,向室內機輸送2次制冷劑(例如,參照專利文獻4)。
另外,在大廈用多聯(lián)空調等空氣調節(jié)裝置中,存在一種空氣調節(jié)裝置,使制冷劑從室外機循環(huán)到中繼器,并使水等熱介質從中繼器循環(huán)到室內機,由此,在使水等熱介質在室內機中循環(huán)的同時,使熱介質的輸送動力降低(例如,參照專利文獻5)。
現(xiàn)有技術文獻
專利文獻1:日本特開2005-140444號公報(第4頁,圖1等)
專利文獻2:日本特開平5-280818號公報(第4、5頁,圖1等)
專利文獻3:日本特開2001-289465號公報(第5~8頁、圖1、圖2等)
專利文獻4:日本特開2003-343936號公報(第5頁、圖1)
專利文獻5:WO10/049998號公報(第3頁、圖1等)
在以往的大廈用多聯(lián)空調等的空氣調節(jié)裝置中,使制冷劑循環(huán)到室內機,因此存在制冷劑泄漏到室內等的可能性。另一方面,在專利文獻1及專利文獻2記載的空氣調節(jié)裝置中,制冷劑僅在設置在屋外的熱源機內循環(huán),制冷劑不通過室內機。但是,在專利文獻1及專利文獻2記載的空氣調節(jié)裝置中,在建筑物外的熱源機中對熱介質進行加熱或冷卻,需要向室內機側輸送。因此,熱介質的循環(huán)路徑變長。這里,要通過熱介質輸送進行規(guī)定的加熱或冷卻的功的熱量時,輸送動力等對能量的消耗量變得比制冷劑高。由此可知,循環(huán)路徑變長時,輸送動力變得非常大。由此,在空氣調節(jié)裝置中,只要能夠良好地控制熱介質的循環(huán),就能夠實現(xiàn)節(jié)能。
在專利文獻2記載的空氣調節(jié)裝置中,為能夠按照每個室內機選擇制冷或制熱,必須從室外側到室內連接4條配管,施工性差。在專利文獻3記載的空氣調節(jié)裝置中,由于室內機必須分別具有泵等2次介質循環(huán)機構,所以不僅成為昂貴的系統(tǒng),而且噪音還大,不實用。而且,由于熱交換器位于室內機的附近,所以不能排除制冷劑在接近室內的場所泄漏這樣的危險性。
在專利文獻4記載的空氣調節(jié)裝置中,由于熱交換后的1次制冷劑流入與熱交換前的1次制冷劑相同的流路,所以在連接了多個室內機的情況下,不能在各室內機中發(fā)揮最大能力,成為浪費能量的結構。另外,由于分支單元和延長管的連接為制冷2條、制熱2條合計4條配管,其結果,成為類似于室外機和分支單元被4條配管連接的系統(tǒng)的結構,成為施工性差的系統(tǒng)。
在專利文獻5記載的空氣調節(jié)裝置中,將單一制冷劑或近共沸混合制冷劑作為制冷劑使用的情況是沒有問題的,但將非共沸混合制冷劑作為制冷劑使用的情況下,將制冷劑-熱介質間熱交換器作為蒸發(fā)器使用時,由于制冷劑的飽和液體溫度和飽和氣體溫度的溫度梯度,存在制冷劑和熱介質之間的熱交換性能降低的可能性。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明是為解決上述課題而研發(fā)的,其目的是提供一種能夠實現(xiàn)節(jié)能的空氣調節(jié)裝置。本發(fā)明的目的是提供一種能夠不使制冷劑循環(huán)到室內機或室內機的附近而實現(xiàn)安全性的提高的空氣調節(jié)裝置。本發(fā)明的目的是提供一種空氣調節(jié)裝置,能夠減少室外機和分支單元(熱介質轉換器)或室內機之間的連接配管,實現(xiàn)施工性的提高,并且提高能量效率。
本發(fā)明的空氣調節(jié)裝置具有:制冷劑循環(huán)回路,其通過制冷劑配管連接壓縮機、第一熱交換器、第一節(jié)流裝置、第二熱交換器的制冷劑側流路而使熱源側制冷劑循環(huán);熱介質循環(huán)回路,其通過熱介質配管連接泵和所述第二熱交換器的熱介質側流路而使熱介質循環(huán),在所述第二熱交換器中,所述熱源側制冷劑和所述熱介質進行熱交換,在該空氣調節(jié)裝置中,將能夠切換所述第二熱交換器的熱介質側流路中的所述熱介質的流動方向的熱介質流路反轉裝置設置在所述熱介質循環(huán)回路中。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明的空氣調節(jié)裝置,能夠縮短供熱介質循環(huán)的管,由于輸送動力減少,所以能夠在提高安全性的同時實現(xiàn)節(jié)能。另外,根據(jù)本發(fā)明的空氣調節(jié)裝置,即使發(fā)生了熱介質向外部流出的情況,也是少量的,能夠進一步提高安全性。而且,根據(jù)本發(fā)明的空氣調節(jié)裝置,由于能夠提高第二熱交換器中的熱交換效率,所以能夠進一步有助于能量效率的提高。
附圖說明
圖1是表示本發(fā)明的實施方式的空氣調節(jié)裝置的設置例的概要圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式的空氣調節(jié)裝置的回路結構的一例的概要回路結構圖。
圖3是表示本發(fā)明的實施方式的空氣調節(jié)裝置的全制冷運轉模式時的制冷劑的流動的制冷劑回路圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式的空氣調節(jié)裝置的全制熱運轉模式時的制冷劑的流動的制冷劑回路圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施方式的空氣調節(jié)裝置的制冷主體運轉模式時的制冷劑的流動的制冷劑回路圖。
圖6是表示本發(fā)明的實施方式的空氣調節(jié)裝置的制熱主體運轉模式時的制冷劑的流動的制冷劑回路圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施方式的空氣調節(jié)裝置的回路結構的另一例的概要回路結構圖。
圖8是表示作為熱源側制冷劑使用非共沸混合制冷劑的情況下的運轉狀態(tài)的ph線圖。
圖9是用于說明將熱介質間熱交換器作為冷凝器使用的情況下的動作的圖。
圖10是用于說明將熱介質間熱交換器作為蒸發(fā)器使用的情況下的動作的圖。
圖11是表示在R32和HFO1234yf的混合制冷劑中使R32的混合比率變化的情況下的冷凝器側及蒸發(fā)器側的溫度梯度的圖。
圖12是表示熱介質流路反轉裝置的控制處理的流動的流程圖。
圖13是具體地表示熱介質流路反轉裝置的構造的圖,是放大地表示圖2所示的熱介質轉換器的一部分的圖。
圖14是具體地表示熱介質流路反轉裝置的構造的圖,是放大地表示圖2所示的熱介質轉換器的一部分的圖。
具體實施方式
以下,基于附圖說明本發(fā)明的實施方式。
圖1是表示本發(fā)明的實施方式的空氣調節(jié)裝置的設置例的概要圖?;趫D1對空氣調節(jié)裝置的設置例進行說明。在該空氣調節(jié)裝置中,通過利用使制冷劑(熱源側制冷劑、熱介質)循環(huán)的制冷循環(huán)(制冷劑循環(huán)回路A、熱介質循環(huán)回路B),各室內機作為運轉模式能夠自由地選擇制冷模式或制熱模式。此外,包含圖1,在以下的附圖中,存在各構成部件的大小關系與實際不同的情況。
在圖1中,本實施方式的空氣調節(jié)裝置具有熱源機即1臺室外機1、多臺室內機2、隔設在室外機1和室內機2之間的熱介質轉換器3。熱介質轉換器3通過熱源側制冷劑和熱介質進行熱交換。室外機1和熱介質轉換器3通過導通熱源側制冷劑的制冷劑配管4連接。熱介質轉換器3和室內機2通過導通熱介質的配管(熱介質配管)5連接。而且,由室外機1生成的冷能或熱能經由熱介質轉換器3被配送到室內機2。
室外機1通常被配置在大廈等的建筑物9外的空間(例如,屋頂?shù)?即室外空間6,并經由熱介質轉換器3向室內機2供給冷能或熱能。室內機2配置在能夠向建筑物9的內部的空間(例如,居室等)即室內空間7供給制冷用空氣或制熱用空氣的位置,用于向成為空調對象空間的室內空間7供給制冷用空氣或制熱用空氣。熱介質轉換器3構成為與室外機1及室內機2獨立的框體,能夠設置在與室外空間6及室內空間7不同的位置,室外機1及室內機2分別通過制冷劑配管4及配管5連接,用于將從室外機1供給的冷能或熱能向室內機2傳遞。
如圖1所示,在本實施方式的空氣調節(jié)裝置中,室外機1和熱介質轉換器3由2條制冷劑配管4連接,熱介質轉換器3和各室內機2由2條配管5連接。像這樣,在本實施方式的空氣調節(jié)裝置中,使用2條配管(制冷劑配管4、配管5)連接各單元(室外機1、室內機2及熱介質轉換器3),由此,施工變得容易。
此外,在圖1中,作為例子示出了熱介質轉換器3處于建筑物9的內部,但設置在與室內空間7不同的空間即頂棚背面等的空間(以下簡稱為空間8)的狀態(tài)。因此,熱介質轉換器3即使設置在頂棚背面以外,只要是居住空間以外能夠與屋外通氣的空間,還可以設置在任意位置,例如還能夠設置在具有電梯等的共用空間中的與屋外通氣的空間等。另外,熱介質轉換器3還能夠設置在室外機1的附近。但是,從熱介質轉換器3到室內機2的距離過長時,熱介質的輸送動力變得相當大,因此需要留意節(jié)能的效果變差的情況。
在圖1中,作為例子示出了室外機1設置在室外空間6的情況,但不限于此。例如,室外機1也可以設置在帶換氣口的機械室等被包圍的空間,只要能夠通過排氣管將廢熱向建筑物9外排出,還可以設置在建筑物9的內部,或者,在使用水冷式的室外機1的情況下,也可以設置在建筑物9的內部。即使將室外機1設置在這樣的場所,也不會發(fā)生特別的問題。
在圖1中,作為例子示出了室內機2為頂棚盒式的情況,但不限于此,也可以是頂棚埋入式或頂棚懸掛式等,只要能夠直接或通過管道等向室內空間7吹出制熱用空氣或制冷用空氣,可以采用任意種類。另外,室外機1、室內機2及熱介質轉換器3的連接臺數(shù)不限于圖1所示的臺數(shù),與本實施方式的空氣調節(jié)裝置所設置的建筑物9相應地決定臺數(shù)即可。
圖2是表示本實施方式的空氣調節(jié)裝置(以下稱為空氣調節(jié)裝置100)的回路結構的一例的概要回路結構圖?;趫D2說明空氣調節(jié)裝置100的詳細結構。如圖2所示,室外機1和熱介質轉換器3經由設置在熱介質轉換器3中的熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b并通過制冷劑配管4被連接。另外,熱介質轉換器3和室內機2也經由熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b并通過配管5被連接。此外,關于制冷劑配管4及配管5,在后面詳細說明。
[室外機1]
壓縮機10、四通閥等第一制冷劑流路切換裝置11、熱源側熱交換器(第一熱交換器)12、儲存器19通過制冷劑配管4被串聯(lián)連接并搭載在室外機1中。另外,在室外機1中,設置有第一連接配管4a、第二連接配管4b、止回閥13a、止回閥13b、止回閥13c及止回閥13d。通過設置第一連接配管4a、第二連接配管4b、止回閥13a、止回閥13b、止回閥13c及止回閥13d,無論室內機2所要求的運轉是怎樣,都能夠使流入熱介質轉換器3的熱源側制冷劑的流動成為固定方向。
壓縮機10吸入熱源側制冷劑,并壓縮該熱源側制冷劑而使其成為高溫·高壓的狀態(tài),例如由能夠進行容量控制的變頻壓縮機等構成即可。第一制冷劑流路切換裝置11用于切換制熱運轉時(全制熱運轉模式時及制熱主體運轉模式時)的熱源側制冷劑的流動和制冷運轉時(全制冷運轉模式時及制冷主體運轉模式時)的熱源側制冷劑的流動。
熱源側熱交換器12在制熱運轉時作為蒸發(fā)器發(fā)揮功能,在制冷運轉時作為冷凝器(或散熱器)發(fā)揮功能,并在從省略圖示的風扇等的風機供給的空氣和熱源側制冷劑之間進行熱交換,并使該熱源側制冷劑蒸發(fā)氣化或冷凝液化。儲存器19設置在壓縮機10的吸入側,用于存儲因制熱運轉時和制冷運轉時的不同而產生的剩余制冷劑、或者與過渡性的運轉變化相對的剩余制冷劑。
止回閥13d設置在熱介質轉換器3和第一制冷劑流路切換裝置11之間的制冷劑配管4上,僅允許熱源側制冷劑向規(guī)定的方向(從熱介質轉換器3向室外機1的方向)流動。止回閥13a設置在熱源側熱交換器12和熱介質轉換器3之間的制冷劑配管4上,僅允許熱源側制冷劑向規(guī)定的方向(從室外機1向熱介質轉換器3的方向)流動。止回閥13b設置在第一連接配管4a上,在制熱運轉時,使從壓縮機10排出的熱源側制冷劑向熱介質轉換器3流通。止回閥13c設置在第二連接配管4b上,在制熱運轉時,使從熱介質轉換器3返回的熱源側制冷劑向壓縮機10的吸入側流通。
第一連接配管4a在室外機1內對第一制冷劑流路切換裝置11和止回閥13d之間的制冷劑配管4、止回閥13a和熱介質轉換器3之間的制冷劑配管4進行連接。第二連接配管4b在室外機1內對止回閥13d和熱介質轉換器3之間的制冷劑配管4、熱源側熱交換器12和止回閥13a之間的制冷劑配管4進行連接。此外,在圖2中,作為例子示出了設置有第一連接配管4a、第二連接配管4b、止回閥13a、止回閥13b、止回閥13c及止回閥13d的情況,但不限于此,也不一定必須設置它們。
[室內機2]
在室內機2中分別搭載有利用側熱交換器(第三熱交換器)26。該利用側熱交換器26通過配管5與熱介質轉換器3的熱介質流量調整裝置25和第二熱介質流路切換裝置23連接。該利用側熱交換器26在從省略圖示的風扇等的風機供給的空氣和熱介質之間進行熱交換,生成用于向室內空間7供給的制熱用空氣或制冷用空氣。
在該圖2中,作為例子示出了4臺室內機2與熱介質轉換器3連接的情況,從紙面下方開始依次示出了室內機2a、室內機2b、室內機2c、室內機2d。另外,與室內機2a~室內機2d相應地,利用側熱交換器26也從紙面下側開始依次示出了利用側熱交換器26a、利用側熱交換器26b、利用側熱交換器26c、利用側熱交換器26d。此外,與圖1同樣地,將室內機2的連接臺數(shù)限定為圖2所示的4臺。
[熱介質轉換器3]
在熱介質轉換器3中搭載有2個熱介質間熱交換器(第二熱交換器)15、2個節(jié)流裝置16、2個開閉裝置17、2個第二制冷劑流路切換裝置18、2個泵21、4個熱介質流路反轉裝置20、4個第一熱介質流路切換裝置22、4個第二熱介質流路切換裝置23和4個熱介質流量調整裝置25。
2個熱介質間熱交換器15(熱介質間熱交換器15a、熱介質間熱交換器15b)作為冷凝器(散熱器)或蒸發(fā)器發(fā)揮功能,在熱源側制冷劑和熱介質之間進行熱交換,將室外機1中生成的存儲于熱源側制冷劑的冷能或熱能向熱介質傳遞。熱介質間熱交換器15a設置在制冷劑循環(huán)回路A中的節(jié)流裝置16a和第二制冷劑流路切換裝置18a之間,在制冷制熱混合運轉模式時,用于熱介質的冷卻。另外,熱介質間熱交換器15b設置在制冷劑循環(huán)回路A中的節(jié)流裝置16b和第二制冷劑流路切換裝置18b之間,在制冷制熱混合運轉模式時,用于熱介質的加熱。
2個節(jié)流裝置16(節(jié)流裝置16a、節(jié)流裝置16b)具有作為減壓閥或膨脹閥的功能,用于對熱源側制冷劑減壓而使其膨脹。節(jié)流裝置16a在制冷運轉時的熱源側制冷劑的流路中被設置在熱介質間熱交換器15a的上游側。節(jié)流裝置16b在制冷運轉時的熱源側制冷劑的流路中被設置在熱介質間熱交換器15b的上游側。2個節(jié)流裝置16由能夠可變地控制開度的裝置、例如電子膨脹閥等構成即可。
2個開閉裝置17(開閉裝置17a、開閉裝置17b)由二通閥等構成,用于開閉制冷劑配管4。開閉裝置17a被設置在熱源側制冷劑的入口側的制冷劑配管4。開閉裝置17b被設置在對熱源側制冷劑的入口側和出口側的制冷劑配管4進行連接的配管上。
2個第二制冷劑流路切換裝置18(第二制冷劑流路切換裝置18a、第二制冷劑流路切換裝置18b)例如由四通閥等構成,根據(jù)運轉模式來切換熱源側制冷劑的流動。第二制冷劑流路切換裝置18a在制冷運轉時的熱源側制冷劑的流路中被設置在熱介質間熱交換器15a的下游側。第二制冷劑流路切換裝置18b在全制冷運轉模式時的熱源側制冷劑的流路中被設置在熱介質間熱交換器15b的下游側。
2個泵21(泵21a、泵21b)用于使在配管5中導通的熱介質循環(huán)。泵21a設置在熱介質間熱交換器15a和第二熱介質流路切換裝置23之間的配管5上。泵21b設置在熱介質間熱交換器15b和第二熱介質流路切換裝置23之間的配管5上。2個泵21例如由能夠進行容量控制的泵等構成,能夠根據(jù)室內機2中的負荷的大小調整其流量即可。
4個熱介質流路反轉裝置20(熱介質流路反轉裝置20a~熱介質流路反轉裝置20d)例如由三通閥等構成,用于切換熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b中的熱介質的流動方向。熱介質流路反轉裝置20對于熱介質間熱交換器15分別各設置2個。也就是說,對于熱介質間熱交換器15a設置有熱介質流路反轉裝置(第一熱介質流路反轉裝置)20a和熱介質流路反轉裝置(第二熱介質流路反轉裝置)20b,對于熱介質間熱交換器15b設置有熱介質流路反轉裝置(第一熱介質流路反轉裝置)20c和熱介質流路反轉裝置(第二熱介質流路反轉裝置)20d。
熱介質流路反轉裝置20a的三通之一通過配管與泵(熱介質送出裝置)21a連接,三通之一通過配管與熱介質間熱交換器15a的一端連接,三通之一通過配管與熱介質間熱交換器15a的另一端和熱介質流路反轉裝置20b之間的流路中的第一連接口連接。熱介質流路反轉裝置20b的三通之一通過配管與熱介質間熱交換器15a的另一端連接,三通之一通過配管與熱介質間熱交換器15a的一端和熱介質流路反轉裝置20a之間的流路中的第二連接口連接,三通之一通過配管與第二熱介質流路切換裝置23連接。而且,通過控制熱介質流路反轉裝置20a和熱介質流路反轉裝置20b,來切換向熱介質間熱交換器15a流通的熱介質的流動方向。
熱介質流路反轉裝置20c的三通之一通過配管與泵(熱介質送出裝置)21b連接,三通之一通過配管與熱介質間熱交換器15b的一端連接,三通之一通過配管與熱介質間熱交換器15b的另一端和熱介質流路反轉裝置20d之間的流路中的第一連接口連接。熱介質流路反轉裝置20d的三通之一通過配管與熱介質間熱交換器15b的另一端連接,三通之一通過配管與熱介質間熱交換器15b的一端和熱介質流路反轉裝置20c之間的流路中的第二連接口連接,三通之一通過配管與第二熱介質流路切換裝置23連接。而且,通過控制熱介質流路反轉裝置20c和熱介質流路反轉裝置20d,來切換向熱介質間熱交換器15b流通的熱介質的流動方向。
4個第一熱介質流路切換裝置22(第一熱介質流路切換裝置22a~第一熱介質流路切換裝置22d)由三通閥等構成,用于切換熱介質的流路。第一熱介質流路切換裝置22設置了與室內機2的設置臺數(shù)相應的個數(shù)(這里是4個)。第一熱介質流路切換裝置22的三通之一與熱介質間熱交換器15a連接,三通之一與熱介質間熱交換器15b連接,三通之一與熱介質流量調整裝置25連接,并被設置在利用側熱交換器26的熱介質流路的出口側。此外,與室內機2對應地從紙面下側開始依次圖示了第一熱介質流路切換裝置22a、第一熱介質流路切換裝置22b、第一熱介質流路切換裝置22c、第一熱介質流路切換裝置22d。另外,關于熱介質流路的切換,不僅包含從一方向另一方的完全的切換,還包含從一方向另一方的部分的切換。
4個第二熱介質流路切換裝置23(第二熱介質流路切換裝置23a~第二熱介質流路切換裝置23d)由三通閥等構成,并用于切換熱介質的流路。第二熱介質流路切換裝置23設置了與室內機2的設置臺數(shù)相應的個數(shù)(這里是4個)。第二熱介質流路切換裝置23的三通之一與熱介質間熱交換器15a連接,三通之一與熱介質間熱交換器15b連接,三通之一與利用側熱交換器26連接,并被設置在利用側熱交換器26的熱介質流路的入口側。此外,與室內機2對應地,從紙面下側開始依次圖示了第二熱介質流路切換裝置23a、第二熱介質流路切換裝置23b、第二熱介質流路切換裝置23c、第二熱介質流路切換裝置23d。另外,關于熱介質流路的切換,不僅包含從一方向另一方的完全的切換,還包含從一方向另一方的部分的切換。
4個熱介質流量調整裝置25(熱介質流量調整裝置25a~熱介質流量調整裝置25d)由能夠控制開口面積的二通閥等構成,用于控制向配管5流動的熱介質的流量。熱介質流量調整裝置25設置了與室內機2的設置臺數(shù)相應的個數(shù)(這里是4個)。熱介質流量調整裝置25的一通與利用側熱交換器26連接,另一通與第一熱介質流路切換裝置22連接,并被設置在利用側熱交換器26的熱介質流路的出口側。即,熱介質流量調整裝置25根據(jù)流入室內機2的熱介質的溫度及流出的熱介質的溫度來調整流入室內機2的熱介質的量,能夠將與室內負荷相應的最佳的熱介質量提供給室內機2。
此外,與室內機2對應地,從紙面下側依次圖示了熱介質流量調整裝置25a、熱介質流量調整裝置25b、熱介質流量調整裝置25c、熱介質流量調整裝置25d。另外,也可以將熱介質流量調整裝置25設置在利用側熱交換器26的熱介質流路的入口側。而且,也可以將熱介質流量調整裝置25設置在利用側熱交換器26的熱介質流路的入口側、且在第二熱介質流路切換裝置23和利用側熱交換器26之間。而且,在室內機2中,在停止或溫度傳感器關閉等不需要負荷的時候,使熱介質流量調整裝置25全閉,由此,能夠停止向室內機2的熱介質供給。
另外,在熱介質轉換器3中設置有各種檢測機構(2個第一溫度傳感器31、4個第二溫度傳感器34、4個第三溫度傳感器35及壓力傳感器36)。由這些檢測機構檢測的信息(溫度信息、壓力信息)被輸送到綜合控制空氣調節(jié)裝置100的動作的控制裝置(省略圖示),并被用于壓縮機10的驅動頻率、省略圖示的風機的轉速、第一制冷劑流路切換裝置11的切換、泵21的驅動頻率、第二制冷劑流路切換裝置18的切換、熱介質的流路的切換、室內機2的熱介質流量的調整等控制。
2個第一溫度傳感器31(第一溫度傳感器31a、第一溫度傳感器31b)用于檢測從熱介質間熱交換器15流出的熱介質、即熱介質間熱交換器15的出口處的熱介質的溫度,例如由熱敏電阻等構成即可。第一溫度傳感器31a被設置在泵21a的入口側的配管5上。第一溫度傳感器31b被設置在泵21b的入口側的配管5上。
4個第二溫度傳感器34(第二溫度傳感器34a~第二溫度傳感器34d)被設置在第一熱介質流路切換裝置22和熱介質流量調整裝置25之間,用于檢測從利用側熱交換器26流出的熱介質的溫度,由熱敏電阻等構成即可。第二溫度傳感器34設置了與室內機2的設置臺數(shù)相應的個數(shù)(這里是4個)。此外,與室內機2對應地,從紙面下側開始依次圖示了第二溫度傳感器34a、第二溫度傳感器34b、第二溫度傳感器34c、第二溫度傳感器34d。另外,第二溫度傳感器34也可以設置在熱介質流量調整裝置25和利用側熱交換器26之間的流路上。
4個第三溫度傳感器35(第三溫度傳感器35a~第三溫度傳感器35d)設置在熱介質間熱交換器15的熱源側制冷劑的入口側或出口側,用于檢測流入熱介質間熱交換器15的熱源側制冷劑的溫度或從熱介質間熱交換器15流出的熱源側制冷劑的溫度,由熱敏電阻等構成即可。第三溫度傳感器35a設置在熱介質間熱交換器15a和第二制冷劑流路切換裝置18a之間。第三溫度傳感器35b設置在熱介質間熱交換器15a和節(jié)流裝置16a之間。第三溫度傳感器35c設置在熱介質間熱交換器15b和第二制冷劑流路切換裝置18b之間。第三溫度傳感器35d設置在熱介質間熱交換器15b和節(jié)流裝置16b之間。
壓力傳感器36與第三溫度傳感器35d的設置位置同樣地設置在熱介質間熱交換器15b和節(jié)流裝置16b之間,用于檢測在熱介質間熱交換器15b和節(jié)流裝置16b之間流動的熱源側制冷劑的壓力。
另外,省略圖示的控制裝置由微機等構成,基于各種檢測機構中的檢測信息及來自遙控器的指示,來控制壓縮機10的驅動頻率、風機的轉速(包含導通/斷開)、第一制冷劑流路切換裝置11的切換、泵21的驅動、節(jié)流裝置16的開度、開閉裝置17的開閉、第二制冷劑流路切換裝置18的切換、熱介質流路反轉裝置20的切換、第一熱介質流路切換裝置22的切換、第二熱介質流路切換裝置23的切換及熱介質流量調整裝置25的驅動等,從而執(zhí)行后述的各運轉模式。此外,控制裝置也可以設置于每個單元,也可以設置在室外機1或熱介質轉換器3中。
導通熱介質的配管5由與熱介質間熱交換器15a連接的部分和與熱介質間熱交換器15b連接的部分構成。配管5與被連接到熱介質轉換器3的室內機2的臺數(shù)相應地分支(這里是各分4支)。而且,配管5由第一熱介質流路切換裝置22及第二熱介質流路切換裝置23連接。通過控制第一熱介質流路切換裝置22及第二熱介質流路切換裝置23,來決定是否使來自熱介質間熱交換器15a的熱介質流入利用側熱交換器26,以及是否使來自熱介質間熱交換器15b的熱介質流入利用側熱交換器26。
另外,通過控制熱介質流路反轉裝置20,來決定流入熱介質間熱交換器15a、熱介質間熱交換器15b的熱介質的流動方向。也就是說,通過控制熱介質流路反轉裝置20,能夠在熱介質間熱交換器15中使熱源側制冷劑的流動方向和熱介質的流動方向成為相向流動。因此,能夠提高熱介質間熱交換器15中的熱交換效率。
而且,在空氣調節(jié)裝置100中,壓縮機10、第一制冷劑流路切換裝置11、熱源側熱交換器12、開閉裝置17、第二制冷劑流路切換裝置18、熱介質間熱交換器15的制冷劑流路、節(jié)流裝置16及儲存器19通過制冷劑配管4連接而構成了制冷劑循環(huán)回路A。另外,熱介質間熱交換器15的熱介質流路、泵21、熱介質流路反轉裝置20、第一熱介質流路切換裝置22、熱介質流量調整裝置25、利用側熱交換器26及第二熱介質流路切換裝置23通過配管5連接而構成了熱介質循環(huán)回路B。也就是說,在熱介質間熱交換器15的每一個上并聯(lián)地連接有多臺利用側熱交換器26,并使熱介質循環(huán)回路B成為多個系統(tǒng)。
因此,在空氣調節(jié)裝置100中,室外機1和熱介質轉換器3經由設置在熱介質轉換器3上的熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b被連接,熱介質轉換器3和室內機2也經由熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b被連接。即,在空氣調節(jié)裝置100中,在熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b中,在制冷劑循環(huán)回路A中循環(huán)的熱源側制冷劑和在熱介質循環(huán)回路B中循環(huán)的熱介質進行熱交換。
[運轉模式]
對空氣調節(jié)裝置100所執(zhí)行的各運轉模式進行說明。該空氣調節(jié)裝置100基于來自各室內機2的指示,在該室內機2中能夠進行制冷運轉或制熱運轉。也就是說,空氣調節(jié)裝置100能夠在室內機2的全部中進行相同的運轉,并且能夠在各個室內機2中進行不同的運轉。
在空氣調節(jié)裝置100所執(zhí)行的運轉模式中,具有所驅動的室內機2的全部執(zhí)行制冷運轉的全制冷運轉模式、所驅動的室內機2的全部執(zhí)行制熱運轉的全制熱運轉模式、制冷制熱混合運轉模式中的制冷負荷比制熱負荷大的制冷主體運轉模式、及制冷制熱混合運轉模式中的制熱負荷比制冷負荷大的制熱主體運轉模式。以下,關于各運轉模式,與熱源側制冷劑及熱介質的流動一起進行說明。
[全制冷運轉模式]
圖3是表示空氣調節(jié)裝置100的全制冷運轉模式時的制冷劑的流動的制冷劑回路圖。在該圖3中,以僅在利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b中產生了冷能負荷的情況為例,對全制冷運轉模式進行說明。此外,在圖3中,粗線所示的配管表示熱源側制冷劑及熱介質流動的配管。另外,在圖3中,用實線箭頭表示熱源側制冷劑的流動方向,用虛線箭頭表示熱介質的流動方向。
圖3所示的全制冷運轉模式的情況下,在室外機1中,以使從壓縮機10排出的熱源側制冷劑流入熱源側熱交換器12的方式切換第一制冷劑流路切換裝置11。在熱介質轉換器3中,使泵21a及泵21b驅動,并開放熱介質流量調整裝置25a及熱介質流量調整裝置25b,使熱介質流量調整裝置25c及熱介質流量調整裝置25d全閉,熱介質在熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b的每一個與利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b之間循環(huán)。
首先,對制冷劑循環(huán)回路A中的熱源側制冷劑的流動進行說明。
低溫·低壓的制冷劑被壓縮機10壓縮,成為高溫·高壓的氣體制冷劑并被排出。從壓縮機10排出的高溫·高壓的氣體制冷劑經由第一制冷劑流路切換裝置11流入熱源側熱交換器12。而且,在熱源側熱交換器12中向室外空氣散熱,同時冷凝液化,成為高壓液體制冷劑。從熱源側熱交換器12流出的高壓液體制冷劑通過止回閥13a從室外機1流出,并通過制冷劑配管4流入熱介質轉換器3。流入熱介質轉換器3的高壓液體制冷劑經過開閉裝置17a之后被分支,并在節(jié)流裝置16a及節(jié)流裝置16b中膨脹,成為低溫·低壓的二相制冷劑。
該二相制冷劑從紙面下側流入作為蒸發(fā)器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b的每一個,并從在熱介質循環(huán)回路B中循環(huán)的熱介質吸熱,由此,在冷卻熱介質的同時成為低溫·低壓的氣體制冷劑。從熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b的紙面上側流出的氣體制冷劑經由第二制冷劑流路切換裝置18a及第二制冷劑流路切換裝置18b從熱介質轉換器3流出,并通過制冷劑配管4再流入室外機1。流入室外機1的制冷劑通過止回閥13d并能夠經由第一制冷劑流路切換裝置11及儲存器19再次被吸入壓縮機10。
此時,控制節(jié)流裝置16a的開度,從而使作為由第三溫度傳感器35a檢測的溫度和由第三溫度傳感器35b檢測的溫度之差而得到的過熱(過熱度)固定。同樣地,控制節(jié)流裝置16b的開度,從而使作為由第三溫度傳感器35c檢測的溫度和由第三溫度傳感器35d檢測的溫度之差而得到的過熱固定。另外,開閉裝置17a為開,開閉裝置17b為閉。
以下,關于熱介質循環(huán)回路B中的熱介質的流動進行說明。
在全制冷運轉模式下,在熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b雙方中,熱源側制冷劑的冷能被傳遞到熱介質,冷卻了的熱介質通過泵21a及泵21b在配管5內流動。
這里,被泵21a加壓并流出的熱介質經由熱介質流路反轉裝置20a從紙面上側流入熱介質間熱交換器15a。而且,在熱介質間熱交換器15a中被熱源側制冷劑冷卻了的熱介質從熱介質間熱交換器15a的紙面下側流出,并通過熱介質流路反轉裝置20b到達第二熱介質流路切換裝置23a及第二熱介質流路切換裝置23b。另外,被泵21b加壓并流出的熱介質經由熱介質流路反轉裝置20c,從紙面上側流入熱介質間熱交換器15b。而且,在熱介質間熱交換器15b中被熱源側制冷劑冷卻了的熱介質從熱介質間熱交換器15b的紙面下側流出,并通過熱介質流路反轉裝置20d到達第二熱介質流路切換裝置23a及第二熱介質流路切換裝置23b。
被泵21a及泵21b壓出的熱介質分別在第二熱介質流路切換裝置23a及第二熱介質流路切換裝置23b中合流,并流入利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b。而且,通過熱介質在利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b從室內空氣吸熱,由此進行室內空間7的制冷運轉。此外,此時,利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b作為冷卻器發(fā)揮作用,優(yōu)選以利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b中的熱介質的流動方向和室內空氣(第二熱介質)的流動方向成為相向流動的方式構成。
由此,熱介質從利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b流出并流入熱介質流量調整裝置25a及熱介質流量調整裝置25b。此時,通過熱介質流量調整裝置25a及熱介質流量調整裝置25b的作用,熱介質的流量被控制成達到室內要求的空調負荷所需的流量,并流入利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b。從熱介質流量調整裝置25a及熱介質流量調整裝置25b流出的熱介質在第一熱介質流路切換裝置22a及第一熱介質流路切換裝置22b中分流,再次被吸入泵21a及泵21b。
在空氣調節(jié)裝置100中,通過設置熱介質流路反轉裝置20,在熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b中,能夠使熱源側制冷劑的流動和熱介質的流動成為相向流動。如圖3所示,在熱介質間熱交換器15中,熱源側制冷劑從紙面下側向紙面上側流動,而熱介質從紙面上側向紙面下側流動,使熱源側制冷劑的流動和熱介質的流動成為相向流動。熱源側制冷劑和熱介質對流地流動時,熱交換效率好,COP提高。
另外,作為熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b使用板式熱交換器的情況下,如紙面所示,蒸發(fā)側的熱源側制冷劑從下側向上側流動時,蒸發(fā)了的氣體制冷劑根據(jù)浮力效果向熱交換器的上側移動。因此,能夠減少壓縮機10的動力,并且能夠實現(xiàn)適當?shù)闹评鋭┓峙?。作為熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b使用板式熱交換器的情況下,如紙面所示,熱介質從上側向下側流動時,冷卻了的熱介質根據(jù)重力效果下沉到熱交換器的下方。因此,能夠減少泵21的動力,進一步實現(xiàn)有效率的運轉。
此外,在利用側熱交換器26的配管5內,熱介質沿從第二熱介質流路切換裝置23經由熱介質流量調整裝置25到達第一熱介質流路切換裝置22的方向流動。另外,以將由第一溫度傳感器31a檢測的溫度或由第一溫度傳感器31b檢測的溫度與由第二溫度傳感器34檢測的溫度之差保持為目標值的方式進行控制,由此能夠實現(xiàn)室內空間7中所需的空調負荷的供給。熱介質間熱交換器15的出口溫度可以使用第一溫度傳感器31a或第一溫度傳感器31b的任意一方的溫度,也可以使用它們的平均溫度。此時,以確保流向熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b雙方的流路的方式,將第一熱介質流路切換裝置22及第二熱介質流路切換裝置23控制成中間開度。
執(zhí)行全制冷運轉模式時,不需要使熱介質向沒有熱負荷的利用側熱交換器26(包含溫度傳感器關閉)流動,因此,通過熱介質流量調整裝置25關閉流路,熱介質不向利用側熱交換器26流動。在圖3中,由于在利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b中存在熱負荷,所以使熱介質流動,但在利用側熱交換器26c及利用側熱交換器26d中沒有熱負荷,使對應的熱介質流量調整裝置25c及熱介質流量調整裝置25d全閉。而且,在從利用側熱交換器26c、利用側熱交換器26d產生了熱負荷的情況下,開放熱介質流量調整裝置25c、熱介質流量調整裝置25d,使熱介質循環(huán)即可。
[全制熱運轉模式]
圖4是表示空氣調節(jié)裝置100的全制熱運轉模式時的制冷劑的流動的制冷劑回路圖。在該圖4中,以僅在利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b中產生熱能負荷的情況為例,對全制熱運轉模式進行說明。此外,在圖4中,粗線所示的配管表示熱源側制冷劑及熱介質流動的配管。另外,在圖4中,用實線箭頭表示熱源側制冷劑的流動方向,用虛線箭頭表示熱介質的流動方向。
圖4所示的全制熱運轉模式的情況下,在室外機1中,以使從壓縮機10排出的熱源側制冷劑不經由熱源側熱交換器12地流入熱介質轉換器3的方式切換第一制冷劑流路切換裝置11。在熱介質轉換器3中,使泵21a及泵21b驅動,開放熱介質流量調整裝置25a及熱介質流量調整裝置25b,使熱介質流量調整裝置25c及熱介質流量調整裝置25d全閉,熱介質在熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b的每一個與利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b之間循環(huán)。
首先,對制冷劑循環(huán)回路A中的熱源側制冷劑的流動進行說明。
低溫·低壓的制冷劑被壓縮機10壓縮,成為高溫·高壓的氣體制冷劑被排出。從壓縮機10排出的高溫·高壓的氣體制冷劑通過第一制冷劑流路切換裝置11,在第一連接配管4a中導通,并通過止回閥13b從室外機1流出。從室外機1流出的高溫·高壓的氣體制冷劑通過制冷劑配管4流入熱介質轉換器3。流入熱介質轉換器3的高溫·高壓的氣體制冷劑分支并通過第二制冷劑流路切換裝置18a及第二制冷劑流路切換裝置18b,分別從紙面上側流入熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b。
從紙面上側分別流入熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b的高溫·高壓的氣體制冷劑向在熱介質循環(huán)回路B中循環(huán)的熱介質散熱,同時冷凝液化,成為高壓的液體制冷劑。從熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b的紙面下側流出的液體制冷劑在節(jié)流裝置16a及節(jié)流裝置16b中膨脹,成為低溫·低壓的二相制冷劑。該二相制冷劑通過開閉裝置17b從熱介質轉換器3流出,并通過制冷劑配管4再次流入室外機1。流入室外機1的制冷劑在第二連接配管4b中導通,并通過止回閥13c流入作為蒸發(fā)器發(fā)揮作用的熱源側熱交換器12。
而且,流入熱源側熱交換器12的熱源側制冷劑在熱源側熱交換器12中從室外空氣吸熱,成為低溫·低壓的氣體制冷劑。從熱源側熱交換器12流出的低溫·低壓的氣體制冷劑經由第一制冷劑流路切換裝置11及儲存器19再次被吸入壓縮機10。
此時,控制節(jié)流裝置16a的開度,從而使作為將由壓力傳感器36檢測的壓力換算成飽和溫度的值與由第三溫度傳感器35b檢測的溫度之差而得到的過冷(過冷卻度)固定。同樣地,控制節(jié)流裝置16b的開度,從而使作為將由壓力傳感器36檢測的壓力換算成飽和溫度的值與由第三溫度傳感器35d檢測的溫度之差而得到的過冷固定。另外,開閉裝置17a為閉,開閉裝置17b為開。此外,能夠測定熱介質間熱交換器15的中間位置的溫度的情況下,也可以代替壓力傳感器36使用該中間位置的溫度。該情況下,不需要設置壓力傳感器36,能夠廉價地構成系統(tǒng)。
以下,對熱介質循環(huán)回路B中的熱介質的流動進行說明。
在全制熱運轉模式中,在熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b雙方中,熱源側制冷劑的熱能被傳遞到熱介質,加熱了的熱介質通過泵21a及泵21b在配管5內流動。
這里,被泵21a加壓并流出的熱介質經由熱介質流路反轉裝置20a從紙面下側流入熱介質間熱交換器15a。而且,在熱介質間熱交換器15a中被熱源側制冷劑加熱了的熱介質從熱介質間熱交換器15a的紙面上側流出,通過熱介質流路反轉裝置20b到達第二熱介質流路切換裝置23a及第二熱介質流路切換裝置23b。另外,被泵21b加壓并流出的熱介質經由熱介質流路反轉裝置20c從紙面下側流入熱介質間熱交換器15b。而且,在熱介質間熱交換器15b中被熱源側制冷劑加熱了的熱介質從熱介質間熱交換器15b的紙面上側流出,通過熱介質流路反轉裝置20d到達第二熱介質流路切換裝置23a及第二熱介質流路切換裝置23b。
被泵21a及泵21b壓出的熱介質分別在第二熱介質流路切換裝置23a及第二熱介質流路切換裝置23b中合流,并流入利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b。而且,熱介質在利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b中向室內空氣散熱,由此進行室內空間7的制熱。此外,此時,利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b作為加熱器發(fā)揮作用,利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b中的熱介質的流動方向優(yōu)選為與作為冷卻器發(fā)揮作用的情況相同的方向,以熱介質的流動方向和室內空氣的流動方向成為相向流動的方式構成。
由此,熱介質從利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b流出并流入熱介質流量調整裝置25a及熱介質流量調整裝置25b。此時,根據(jù)熱介質流量調整裝置25a及熱介質流量調整裝置25b的作用,熱介質的流量被控制成實現(xiàn)室內要求的空調負荷所需的流量并流入利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b。從熱介質流量調整裝置25a及熱介質流量調整裝置25b流出的熱介質在第一熱介質流路切換裝置22a及第一熱介質流路切換裝置22b中分流,再次被吸入泵21a及泵21b。
在空氣調節(jié)裝置100中,通過設置熱介質流路反轉裝置20,在熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b中,能夠使熱源側制冷劑的流動和熱介質的流動成為相向流動。如圖4所示,在熱介質間熱交換器15中,熱源側制冷劑從紙面上側向紙面下側流動,而熱介質從紙面下側向紙面上側流動,使熱源側制冷劑的流動和熱介質的流動成為相向流動。使熱源側制冷劑和熱介質對流地流動時,熱交換效率好,COP提高。
另外,作為熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b使用板式熱交換器的情況下,如紙面所示,冷凝側的熱源側制冷劑從上側向下側流動時,冷凝了的液體制冷劑根據(jù)重力效果向熱交換器的下側移動。由此,能夠減少壓縮機10的動力。作為熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b使用板式熱交換器的情況下,如紙面所示,熱介質從下側向上側流動時,加熱了的熱介質根據(jù)浮力效果向熱交換器的上方浮起。由此,能夠減少泵21的動力,能夠實現(xiàn)更有效率的運轉。
此外,在利用側熱交換器26的配管5內,熱介質沿從第二熱介質流路切換裝置23經由熱介質流量調整裝置25到達第一熱介質流路切換裝置22的方向流動。另外,以將由第一溫度傳感器31a檢測的溫度或由第一溫度傳感器31b檢測的溫度與由第二溫度傳感器34檢測的溫度之差保持為目標值的方式進行控制,由此能夠提供室內空間7所需的空調負荷。熱介質間熱交換器15的出口溫度可以使用第一溫度傳感器31a或第一溫度傳感器31b的一方的溫度,也可以使用它們的平均溫度。
此時,以確保流向熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b雙方的流路的方式,將第一熱介質流路切換裝置22及第二熱介質流路切換裝置23控制成中間開度。另外,本來,利用側熱交換器26a應通過其入口和出口的溫度差進行控制,但利用側熱交換器26的入口側的熱介質溫度是幾乎與由第一溫度傳感器31b檢測的溫度相同的溫度,通過使用第一溫度傳感器31b,能夠減少溫度傳感器的數(shù)量,能夠廉價地構成系統(tǒng)。
執(zhí)行全制熱運轉模式時,熱介質不需要向沒有熱負荷的利用側熱交換器26(包含溫度傳感器關閉)流動,所以通過熱介質流量調整裝置25關閉流路,熱介質不向利用側熱交換器26流動。在圖4中,由于在利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b中存在熱負荷,所以有熱介質流動,但在利用側熱交換器26c及利用側熱交換器26d中沒有熱負荷,使對應的熱介質流量調整裝置25c及熱介質流量調整裝置25d全閉。而且,從利用側熱交換器26c、利用側熱交換器26d產生熱負荷的情況下,開放熱介質流量調整裝置25c、熱介質流量調整裝置25d,使熱介質循環(huán)即可。
[制冷主體運轉模式]
圖5是表示空氣調節(jié)裝置100的制冷主體運轉模式時的制冷劑的流動的制冷劑回路圖。在該圖5中,以在利用側熱交換器26a中產生冷能負荷、且在利用側熱交換器26b中產生熱能負荷的情況為例,對制冷主體運轉模式進行說明。此外,在圖5中,粗線所示的配管表示熱源側制冷劑及熱介質循環(huán)的配管。另外,在圖5中,用實線箭頭表示熱源側制冷劑的流動方向,用虛線箭頭表示熱介質的流動方向。
圖5所示的制冷主體運轉模式的情況下,在室外機1中,以使從壓縮機10排出的熱源側制冷劑流入熱源側熱交換器12的方式切換第一制冷劑流路切換裝置11。在熱介質轉換器3中,使泵21a及泵21b驅動,開放熱介質流量調整裝置25a及熱介質流量調整裝置25b,使熱介質流量調整裝置25c及熱介質流量調整裝置25d全閉,使熱介質分別在熱介質間熱交換器15a和利用側熱交換器26a之間、以及熱介質間熱交換器15b和利用側熱交換器26b之間循環(huán)。
首先,對制冷劑循環(huán)回路A中的熱源側制冷劑的流動進行說明。
低溫·低壓的制冷劑被壓縮機10壓縮,成為高溫·高壓的氣體制冷劑并被排出。從壓縮機10排出的高溫·高壓的氣體制冷劑經由第一制冷劑流路切換裝置11流入熱源側熱交換器12。而且,在熱源側熱交換器12中向室外空氣散熱,同時冷凝,成為二相制冷劑。從熱源側熱交換器12流出的二相制冷劑通過止回閥13a從室外機1流出,并通過制冷劑配管4流入熱介質轉換器3。流入熱介質轉換器3的二相制冷劑通過第二制冷劑流路切換裝置18b從紙面上側流入作為冷凝器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15b。
從紙面上側流入熱介質間熱交換器15b的二相制冷劑向在熱介質循環(huán)回路B中循環(huán)的熱介質散熱,同時冷凝液化,成為液體制冷劑。從熱介質間熱交換器15b的紙面下側流出的液體制冷劑在節(jié)流裝置16b中膨脹并成為低壓二相制冷劑。該低壓二相制冷劑經由節(jié)流裝置16a從紙面下側流入作為蒸發(fā)器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15a。從紙面下側流入熱介質間熱交換器15a的低壓二相制冷劑從在熱介質循環(huán)回路B中循環(huán)的熱介質吸熱,由此冷卻熱介質,同時成為低壓的氣體制冷劑。該氣體制冷劑從熱介質間熱交換器15a的紙面上側流出,并經由第二制冷劑流路切換裝置18a從熱介質轉換器3流出,通過制冷劑配管4再次流入室外機1。流入室外機1的熱源側制冷劑通過止回閥13d,并經由第一制冷劑流路切換裝置11及儲存器19,再次被吸入壓縮機10。
此時,控制節(jié)流裝置16b的開度,從而使作為由第三溫度傳感器35a檢測的溫度和由第三溫度傳感器35b檢測的溫度之差而得到的過熱固定。另外,節(jié)流裝置16a為全開,開閉裝置17a為閉,開閉裝置17b為閉。此外,控制節(jié)流裝置16b的開度,從而使作為將由壓力傳感器36檢測的壓力換算成飽和溫度的值與由第三溫度傳感器35d檢測的溫度之差而得到的過冷固定。另外,也可以使節(jié)流裝置16b全開,通過節(jié)流裝置16a控制過熱或過冷。
以下,對熱介質循環(huán)回路B中的熱介質的流動進行說明。
在制冷主體運轉模式中,在熱介質間熱交換器15b中,熱源側制冷劑的熱能被傳遞到熱介質,加熱了的熱介質通過泵21b在配管5內流動。另外,在制冷主體運轉模式中,在熱介質間熱交換器15a中,熱源側制冷劑的冷能被傳遞到熱介質,冷卻了的熱介質通過泵21a在配管5內流動。
這里,被泵21b加壓并流出的熱介質經由熱介質流路反轉裝置20c從紙面下側流入熱介質間熱交換器15b。而且,在熱介質間熱交換器15b中,被熱源側制冷劑加熱了的熱介質從熱介質間熱交換器15b的紙面上側流出,通過熱介質流路反轉裝置20d到達第二熱介質流路切換裝置23b。另外,被泵21a加壓并流出的熱介質經由熱介質流路反轉裝置20a,從紙面上側流入熱介質間熱交換器15a。而且,在熱介質間熱交換器15a中被熱源側制冷劑冷卻了的熱介質從熱介質間熱交換器15a的紙面下側流出,并通過熱介質流路反轉裝置20b到達第二熱介質流路切換裝置23a。
通過了第二熱介質流路切換裝置23b的熱介質流入利用側熱交換器26b,并向室內空氣散熱,由此進行室內空間7的制熱。另外,通過了第二熱介質流路切換裝置23a的熱介質流入利用側熱交換器26a,并從室內空氣吸熱,由此進行室內空間7的制冷。此時,根據(jù)熱介質流量調整裝置25a及熱介質流量調整裝置25b的作用,熱介質的流量被控制成實現(xiàn)室內要求的空調負荷所需的流量,并流入利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b。
通過利用側熱交換器26b且溫度稍微降低了的熱介質通過熱介質流量調整裝置25b及第一熱介質流路切換裝置22b,再次被吸入泵21b。通過利用側熱交換器26a且溫度稍微上升了的熱介質通過熱介質流量調整裝置25a及第一熱介質流路切換裝置22a,再次被吸入泵21a。此外,利用側熱交換器26a作為冷卻器發(fā)揮作用,利用側熱交換器26b作為加熱器發(fā)揮作用,但任意一方都優(yōu)選以熱介質的流動方向和室內空氣的流動方向成為相向流動的方式構成。
期間,熱的熱介質和冷的熱介質通過第一熱介質流路切換裝置22及第二熱介質流路切換裝置23的作用,不混合地分別被導入具有熱能負荷、冷能負荷的利用側熱交換器26。此外,在利用側熱交換器26的配管5內,在制熱側、制冷側,熱介質都沿從第二熱介質流路切換裝置23經由熱介質流量調整裝置25到達第一熱介質流路切換裝置22的方向流動。另外,在制熱側,以由第一溫度傳感器31b檢測的溫度與由第二溫度傳感器34檢測的溫度之差保持為目標值的方式進行控制,在制冷側,以由第二溫度傳感器34檢測的溫度與由第一溫度傳感器31a檢測的溫度之差保持為目標值的方式進行控制,由此能夠供給室內空間7所需的空調負荷。
在空氣調節(jié)裝置100中,通過設置熱介質流路反轉裝置20,在作為冷卻器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15a、作為加熱器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15b的每一個中,能夠使熱源側制冷劑的流動和熱介質的流動成為相向流動。如圖5所示,在熱介質間熱交換器15a中,熱源側制冷劑從紙面下側向紙面上側流動,而熱介質從紙面上側向紙面下側流動,在熱介質間熱交換器15b中,熱源側制冷劑從紙面上側向紙面下側流動,而熱介質從紙面下側向紙面上側流動,使熱源側制冷劑的流動和熱介質的流動成為相向流動。使熱源側制冷劑和熱介質對流地流動時,熱交換效率好,COP提高。
另外,作為冷卻器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15a采用板式熱交換器的情況下,如紙面所示,蒸發(fā)側的熱源側制冷劑從下側向上側流動時,蒸發(fā)了的氣體制冷劑根據(jù)浮力效果向熱交換器的上側移動。因此,能夠減少壓縮機10的動力,并且能夠實現(xiàn)適當?shù)闹评鋭┓峙?。另外,作為冷卻器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15a采用板式熱交換器的情況下,如紙面所示,熱介質從上側向下側流動時,冷卻了的熱介質根據(jù)重力效果下沉到熱交換器的下方。因此,能夠減少泵21的動力,能夠實現(xiàn)更有效率的運轉。
而且,作為加熱器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15b采用板式熱交換器的情況下,如紙面所示,冷凝側的熱源側制冷劑從上側向下側流動時,冷凝了的液體制冷劑根據(jù)重力效果向熱交換器的下側移動。因此,能夠減少壓縮機10的動力。而且,作為加熱器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15b采用板式熱交換器的情況下,如紙面所示,熱介質從下側向上側流動時,加熱了的熱介質根據(jù)浮力效果向熱交換器的上方浮起。因此,能夠減少泵21的動力,能夠實現(xiàn)更有效率的運轉。
執(zhí)行制冷主體運轉模式時,由于熱介質不需要向沒有熱負荷的利用側熱交換器26(包含溫度傳感器關閉)流動,所以通過熱介質流量調整裝置25關閉流路,熱介質不向利用側熱交換器26流動。在圖5中,由于在利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b中存在熱負荷,所以有熱介質流動,但在利用側熱交換器26c及利用側熱交換器26d中沒有熱負荷,使對應的熱介質流量調整裝置25c及熱介質流量調整裝置25d全閉。而且,從利用側熱交換器26c、利用側熱交換器26d產生熱負荷的情況下,開放熱介質流量調整裝置25c、熱介質流量調整裝置25d,使熱介質循環(huán)即可。
[制熱主體運轉模式]
圖6是表示空氣調節(jié)裝置100的制熱主體運轉模式時的制冷劑的流動的制冷劑回路圖。在該圖6中,以在利用側熱交換器26a中產生熱能負荷、且在利用側熱交換器26b中產生冷能負荷的情況為例,對制熱主體運轉模式進行說明。此外,在圖6中,粗線所示的配管表示熱源側制冷劑及熱介質循環(huán)的配管。另外,在圖6中,用實線箭頭表示熱源側制冷劑的流動方向,用虛線箭頭表示熱介質的流動方向。
圖6所示的制熱主體運轉模式的情況下,在室外機1中,以從壓縮機10排出的熱源側制冷劑不經由熱源側熱交換器12地流入熱介質轉換器3的方式切換第一制冷劑流路切換裝置11。在熱介質轉換器3中,使泵21a及泵21b驅動,開放熱介質流量調整裝置25a及熱介質流量調整裝置25b,使熱介質流量調整裝置25c及熱介質流量調整裝置25d全閉,熱介質分別在熱介質間熱交換器15a和利用側熱交換器26b之間、以及熱介質間熱交換器15a和利用側熱交換器26b之間循環(huán)。
首先,對制冷劑循環(huán)回路A中的熱源側制冷劑的流動進行說明。
低溫·低壓的制冷劑被壓縮機10壓縮,成為高溫·高壓的氣體制冷劑被排出。從壓縮機10排出的高溫·高壓的氣體制冷劑通過第一制冷劑流路切換裝置11,在第一連接配管4a中導通,并通過止回閥13b從室外機1流出。從室外機1流出的高溫·高壓的氣體制冷劑通過制冷劑配管4流入熱介質轉換器3。流入熱介質轉換器3的高溫·高壓的氣體制冷劑通過第二制冷劑流路切換裝置18b從紙面上側流入作為冷凝器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15b。
從紙面上側流入熱介質間熱交換器15b的氣體制冷劑向在熱介質循環(huán)回路B中循環(huán)的熱介質散熱,同時冷凝液化,成為液體制冷劑。從熱介質間熱交換器15b的紙面下側流出的液體制冷劑在節(jié)流裝置16b中膨脹并成為低壓二相制冷劑。該低壓二相制冷劑經由節(jié)流裝置16a從紙面下側流入作為蒸發(fā)器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15a。從紙面下側流入熱介質間熱交換器15a的低壓二相制冷劑從在熱介質循環(huán)回路B中循環(huán)的熱介質吸熱而蒸發(fā),從而冷卻熱介質。該低壓二相制冷劑從熱介質間熱交換器15a的紙面上側流出,并經由第二制冷劑流路切換裝置18a從熱介質轉換器3流出,通過制冷劑配管4再次流入室外機1。
流入室外機1的熱源側制冷劑通過止回閥13c流入作為蒸發(fā)器發(fā)揮作用的熱源側熱交換器12。而且,流入熱源側熱交換器12的制冷劑在熱源側熱交換器12中從室外空氣吸熱,成為低溫·低壓的氣體制冷劑。從熱源側熱交換器12流出的低溫·低壓的氣體制冷劑經由第一制冷劑流路切換裝置11及儲存器19再次被吸入壓縮機10。
此時,控制節(jié)流裝置16b的開度,以使作為將壓力傳感器36檢測出的壓力換算成飽和溫度的值與第三溫度傳感器35b檢測出的溫度之差而得到的過冷固定。另外,節(jié)流裝置16a為全開,開閉裝置17a為閉,開閉裝置17b為閉。此外,也可以使節(jié)流裝置16b全開,通過節(jié)流裝置16a控制過冷。
以下,對熱介質循環(huán)回路B中的熱介質的流動進行說明。
在制熱主體運轉模式中,在熱介質間熱交換器15b中,熱源側制冷劑的熱能被傳遞到熱介質,加熱了的熱介質通過泵21b在配管5內流動。另外,在制熱主體運轉模式中,在熱介質間熱交換器15a中,熱源側制冷劑的冷能被傳遞到熱介質,冷卻了的熱介質通過泵21a在配管5內流動。
這里,被泵21b加壓并流出的熱介質經由熱介質流路反轉裝置20c從紙面下側流入熱介質間熱交換器15b。而且,在熱介質間熱交換器15b中,被熱源側制冷劑加熱了的熱介質從熱介質間熱交換器15b的紙面上側流出,通過熱介質流路反轉裝置20d到達第二熱介質流路切換裝置23a。另外,被泵21a加壓并流出的熱介質經由熱介質流路反轉裝置20a,從紙面上側流入熱介質間熱交換器15a。而且,在熱介質間熱交換器15a中,被熱源側制冷劑冷卻了的熱介質從熱介質間熱交換器15a的紙面下側流出,通過熱介質流路反轉裝置20b到達第二熱介質流路切換裝置23b。
通過了第二熱介質流路切換裝置23a的熱介質流入利用側熱交換器26a,并向室內空氣散熱,由此進行室內空間7的制熱。另外,通過了第二熱介質流路切換裝置23b的熱介質流入利用側熱交換器26b,并從室內空氣吸熱,由此進行室內空間7的制冷。此時,根據(jù)熱介質流量調整裝置25a及熱介質流量調整裝置25b的作用,熱介質的流量被控制成實現(xiàn)室內要求的空調負荷所需的流量,并流入利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b。
通過利用側熱交換器26a且溫度稍微降低了的熱介質通過熱介質流量調整裝置25a及第一熱介質流路切換裝置22a,再次被吸入泵21b。通過利用側熱交換器26b且溫度稍微上升了的熱介質通過熱介質流量調整裝置25b及第一熱介質流路切換裝置22b,再次被吸入泵21a。此外,利用側熱交換器26a作為加熱器發(fā)揮作用,利用側熱交換器26b作為冷卻器發(fā)揮作用,但任意一方都優(yōu)選以熱介質的流動方向和室內空氣的流動方向成為相向流動的方式構成。
期間,熱的熱介質和冷的熱介質通過第一熱介質流路切換裝置22及第二熱介質流路切換裝置23的作用,不混合地分別被導入具有熱能負荷、冷能負荷的利用側熱交換器26。此外,在利用側熱交換器26的配管5內,在制熱側、制冷側,熱介質都沿從第二熱介質流路切換裝置23經由熱介質流量調整裝置25到達第一熱介質流路切換裝置22的方向流動。另外,在制熱側,以將由第一溫度傳感器31b檢測的溫度與由第二溫度傳感器34檢測的溫度之差保持為目標值的方式進行控制,在制冷側,以將由第二溫度傳感器34檢測的溫度與由第一溫度傳感器31a檢測的溫度之差保持為目標值的方式進行控制,由此提供室內空間7所需的空調負荷。
在空氣調節(jié)裝置100中,通過設置熱介質流路反轉裝置20,在作為冷卻器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15a、作為加熱器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15b的每一個中,能夠使熱源側制冷劑的流動和熱介質的流動成為相向流動。如圖6所示,在熱介質間熱交換器15a中,熱源側制冷劑從紙面下側向紙面上側流動,而熱介質從紙面上側向紙面下側流動,在熱介質間熱交換器15b中,熱源側制冷劑從紙面上側向紙面下側流動,而熱介質從紙面下側向紙面上側流動,使熱源側制冷劑的流動和熱介質的流動成為相向流動。使熱源側制冷劑和熱介質對流地流動時,熱交換效率好,COP提高。
另外,作為冷卻器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15a采用板式熱交換器的情況下,如紙面所示,蒸發(fā)側的熱源側制冷劑從下側向上側流動時,蒸發(fā)了的氣體制冷劑根據(jù)浮力效果向熱交換器的上側移動。因此,能夠減少壓縮機10的動力,并且能夠實現(xiàn)適當?shù)闹评鋭┓峙洹A硗猓鳛槔鋮s器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15a采用板式熱交換器的情況下,如紙面所示,熱介質從上側向下側流動時,冷卻的熱介質根據(jù)重力效果下沉到熱交換器的下方。因此,能夠減少泵21的動力,能夠實現(xiàn)更有效率的運轉。
而且,作為加熱器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15b采用板式熱交換器的情況下,如紙面所示,冷凝側的熱源側制冷劑從上側向下側流動時,冷凝了的液體制冷劑根據(jù)重力效果向熱交換器的下側移動。因此,能夠減少壓縮機10的動力。而且,作為加熱器發(fā)揮作用的熱介質間熱交換器15b采用板式熱交換器的情況下,如紙面所示,熱介質從下側向上側流動時,熱的熱介質根據(jù)浮力效果向熱交換器的上方浮起。因此,能夠減少泵21的動力,能夠實現(xiàn)更有效率的運轉。
執(zhí)行制熱主體運轉模式時,由于熱介質不需要向沒有熱負荷的利用側熱交換器26(包含溫度傳感器關閉)流動,所以通過熱介質流量調整裝置25關閉流路,熱介質不向利用側熱交換器26流動。在圖6中,由于在利用側熱交換器26a及利用側熱交換器26b中存在熱負荷,所以有熱介質流動,但在利用側熱交換器26c及利用側熱交換器26d中沒有熱負荷,使對應的熱介質流量調整裝置25c及熱介質流量調整裝置25d全閉。而且,從利用側熱交換器26c、利用側熱交換器26d產生熱負荷的情況下,開放熱介質流量調整裝置25c、熱介質流量調整裝置25d,使熱介質循環(huán)即可。
[熱介質流路反轉裝置20的具體例子]
圖13及圖14具體地示出了熱介質流路反轉裝置20的構造,是放大地表示圖2所示的熱介質轉換器3的一部分的圖?;趫D13及圖14說明熱介質流路反轉裝置20的具體構造。此外,在圖13及圖14中,放大地示出了熱介質間熱交換器15和與熱介質間熱交換器15連接的熱介質流路反轉裝置20之間的連接部分。另外,有時將熱介質流路反轉裝置20a~20d統(tǒng)稱為熱介質流路反轉裝置20。而且,在圖13及圖14中,用實線表示制冷劑的流動方向,用虛線表示熱介質的流動方向。
熱介質流路反轉裝置20通過步進馬達等馬達41,使內部成為空洞的圓筒形的旋轉筒42旋轉,使設置在旋轉筒42的側面上的例如橢圓形或圓形的孔43的位置在周向上變化,熱介質在與旋轉筒42的端部連接的連接口a和與旋轉筒42的側部連接的連接口b或連接口c之間流動。
圖13作為例子示出了熱介質間熱交換器15a冷卻熱介質的情況(全制冷運轉模式、制冷主體運轉模式或制熱主體運轉模式),關于熱介質間熱交換器15b,也采用同樣的動作。
另外,圖14作為例子示出了熱介質間熱交換器15a加熱熱介質的情況(全制熱運轉模式),關于熱介質間熱交換器15b,也采用同樣的動作。
以圖13為例說明熱介質間熱交換器15a冷卻熱介質的情況下的動作。
從泵21a(未圖示)送出的熱介質從熱介質流路反轉裝置20a的端部a流入熱介質流路反轉裝置20a。從端部a流入的熱介質流入熱介質流路反轉裝置20a的旋轉筒42的內部,并在旋轉筒42的內部流動,從設置在旋轉筒42的側面上的孔43流出。此時,熱介質流路反轉裝置20a的孔43連通于與旋轉筒42的側部連接的連接口c,從孔43流出的熱介質從與旋轉筒42的側部連接的連接口c流出。
而且,熱介質經由接頭44(a)從熱介質間熱交換器15a的紙面上部流入,并從熱介質間熱交換器15a的紙面下部流出,并經由接頭44(b)從與熱介質流路反轉裝置20b的旋轉筒42的側部連接的連接口b流入熱介質流路反轉裝置20b。在熱介質流路反轉裝置20b中,孔43位于連接口b,熱介質從設置在旋轉筒42的側面上的孔43流入旋轉筒42的內部,并在旋轉筒42的內部流動,并從旋轉筒42的端部a流出。此時,在熱介質間熱交換器15a中,制冷劑從紙面的下部向上部流動,制冷劑和熱介質成為對流。
以下,以圖14為例說明熱介質間熱交換器15a加熱熱介質的情況下的動作。
從泵21a(未圖示)送出的熱介質從熱介質流路反轉裝置20a的端部a流入熱介質流路反轉裝置20a。從端部a流入的熱介質流入熱介質流路反轉裝置20a的旋轉筒42的內部,在旋轉筒42的內部流動,并從設置在旋轉筒42的側面上的孔43流出。此時,熱介質流路反轉裝置20a的孔43連通于與旋轉筒42的側部連接的連接口b,從孔43流出的熱介質從連接口b流出。
而且,熱介質經由接頭44(b)從熱介質間熱交換器15a的紙面下部流入,并從熱介質間熱交換器15a的紙面上部流出,經由接頭44(a)從與熱介質流路反轉裝置20b的旋轉筒42的側部連接的連接口c流入熱介質流路反轉裝置20b。在熱介質流路反轉裝置20b中,孔43位于連接口c,熱介質從設置在旋轉筒42的側面上的孔43流入旋轉筒42的內部,在旋轉筒42的內部流動,從旋轉筒42的端部a流出。此時,在熱介質間熱交換器15a中,制冷劑從紙面的上部向下部流動,制冷劑和熱介質成為對流。
如上所述,在冷卻時及加熱時的雙方,熱介質從一個熱介質流路反轉裝置20的旋轉筒42的端部流入,并從另一個熱介質流路反轉裝置20的旋轉筒42的端部流出。另外,在流入側的熱介質流路反轉裝置20a中,使熱介質從旋轉筒42的內部向旋轉筒42的側面流動,在流出側的熱介質流路反轉裝置20b中,使熱介質從旋轉筒42的側面向旋轉筒42的內部流動。
此外,在圖13及圖14中,以馬達41及旋轉筒42在橫向上設置的方式圖示了熱介質流路反轉裝置20a及熱介質流路反轉裝置20b,但不限于此,也可以在垂直方向上設置。
另外,接頭44(a)及接頭44(b)使用T型接頭等具有三通流路的接頭即可。但是,即使不具有接頭44(a)及接頭44(b),也可以通過在配管側面上開孔并插入其他的配管來固定的加工方法等進行連接。
另外,以在熱介質間熱交換器15的入口側及出口側分別各設置一個熱介質流路反轉裝置20的情況為例進行了說明,但不限于此,也可以設置多個熱介質流路反轉裝置20,采用在一組中分成進行相同動作的兩組的結構。
[空氣調節(jié)裝置100的其他結構例]
圖7是表示本實施方式的空氣調節(jié)裝置100的回路結構的其他的一例的概要回路結構圖。在圖2~圖6中,以熱介質流路反轉裝置20由三通閥構成并切換三通的熱介質流路的情況為例進行了說明,但在圖7中,作為例子示出了熱介質流路反轉裝置20由二通閥等開閉閥構成并組合二通的熱介質流路的切換的情況。此外,關于除此以外的結構,沒有不同。
即,如圖7所示,熱介質流路反轉裝置20分別由兩組開閉閥構成,還能夠切換熱介質流路。該情況下,熱介質流路反轉裝置20a由開閉閥20a(1)及開閉閥20a(2)構成,熱介質流路反轉裝置20b由開閉閥20b(1)及開閉閥20b(2)構成,熱介質流路反轉裝置20c由開閉閥20c(1)及開閉閥20c(2)構成,熱介質流路反轉裝置20d由開閉閥20d(1)及開閉閥20d(2)構成。
空氣調節(jié)裝置100采用上述結構時,無論使用哪種制冷劑,都能夠提高效率。作為熱源側制冷劑可以使用例如R22、R134a、R32等的單一制冷劑、R410A、R404A等近共沸混合制冷劑、化學式內含有雙鍵的地球變暖系數(shù)較小的HFO1234yf、HFO1234ze等的四氟丙烯等的制冷劑、或者CO2等成為超臨界狀態(tài)的制冷劑或丙烷等自然制冷劑。此外,在用于加熱的熱介質間熱交換器15a或熱介質間熱交換器15b中,進行通常的二相變化的制冷劑冷凝液化,CO2等成為超臨界狀態(tài)的制冷劑在超臨界的狀態(tài)下被冷卻,但無論哪種,除此以外進行相同的動作,發(fā)揮相同的效果。
但是,作為熱源側制冷劑使用同一壓力下的飽和氣體溫度和飽和液體溫度存在溫度差的R407C、或者R32和HFO1234yf的混合制冷劑等非共沸混合制冷劑時,能夠有效地利用溫度梯度,效果特別大。關于將非共沸混合制冷劑作為熱源側制冷劑使用的情況,如下地詳細說明。
圖8是表示作為熱源側制冷劑使用非共沸混合制冷劑的情況下的運轉狀態(tài)的ph線圖。被吸入壓縮機10的低溫·低壓的氣體制冷劑(點A)被壓縮成為高溫·高壓的氣體制冷劑(點B)。該高溫·高壓的氣體制冷劑從壓縮機10被排出,在作為冷凝器發(fā)揮作用的熱交換器(熱源側熱交換器12或熱介質間熱交換器15a和/或熱介質間熱交換器15b)中冷凝而成為高溫·高壓的液體制冷劑(點C)。該高溫·高壓的液體制冷劑在節(jié)流裝置16a和/或節(jié)流裝置16b中膨脹而成為低溫·低壓的二相制冷劑(點D)。低溫·低壓的二相制冷劑在作為蒸發(fā)器發(fā)揮作用的熱交換器(熱源側熱交換器12或熱介質間熱交換器15a和/或熱介質間熱交換器15b)蒸發(fā)而成為低溫·低壓的氣體制冷劑(點A)。而且,再次被吸入壓縮機10。
此時,使用非共沸混合制冷劑時,同一壓力的飽和氣體制冷劑的溫度和飽和液體制冷劑的溫度存在溫度差,在冷凝器中,在二相區(qū)域中,干燥度變小(液體制冷劑的比率增大)時,溫度降低,在蒸發(fā)器中,在二相區(qū)域中,干燥度變大(氣體制冷劑的比率增大)時,溫度上升。
基于圖9及圖10詳細地說明此時的動作。圖9是用于說明將熱介質間熱交換器15a和/或熱介質間熱交換器15b作為冷凝器使用的情況下的動作的圖。圖10是用于說明將熱介質間熱交換器15a和/或熱介質間熱交換器15b作為蒸發(fā)器使用的情況下的動作的圖。在圖9中,橫軸表示冷凝器內部的熱源側制冷劑及熱介質的位置,縱軸表示熱源側制冷劑及熱介質的溫度。在圖10中,橫軸表示蒸發(fā)器內部的熱源側制冷劑及熱介質的位置,縱軸表示熱源側制冷劑及熱介質的溫度。
基于圖9說明將熱介質間熱交換器15a和/或熱介質間熱交換器15b作為冷凝器使用的情況。熱源側制冷劑以氣體狀態(tài)流入冷凝器的制冷劑側流路,并向冷凝器的熱介質流路的出口側的熱介質散熱,溫度降低,成為二相狀態(tài)。該二相狀態(tài)的熱源側制冷劑向熱介質散熱,同時,液體制冷劑的比率增加,由于飽和氣體制冷劑溫度和飽和液體制冷劑溫度的溫度差,溫度降低。然后,熱源側制冷劑成為液體狀態(tài),并向冷凝器的熱介質流路的入口側的熱介質散熱,進而,制冷劑的溫度降低。另一方面,由于熱源側制冷劑和熱介質在熱介質間熱交換器15中對流(對抗的方向)流動,所以,熱介質的溫度從入口側朝向出口側上升。
基于圖10說明將熱介質間熱交換器15a和/或熱介質間熱交換器15b作為蒸發(fā)器使用的情況。熱源側制冷劑以二相狀態(tài)流入蒸發(fā)器的制冷劑側流路,并從蒸發(fā)器的熱介質流路的出口側的熱介質吸熱,氣體制冷劑的比率增加,由于飽和氣體制冷劑溫度和飽和液體制冷劑溫度的溫度差,溫度上升。最終,熱源側制冷劑從蒸發(fā)器的熱介質流路的入口側的熱介質吸熱而成為氣體狀態(tài)。另一方面,由于熱源側制冷劑和熱介質在熱介質間熱交換器15中對流(對抗的方向)地流動,所以熱介質的溫度從入口側朝向出口側降低。
此時,若完全沒有蒸發(fā)器的制冷劑側流路內的制冷劑的壓力損失,則追隨圖10的點劃線所示的線,制冷劑的溫度上升與同一壓力的飽和氣體制冷劑溫度和飽和液體制冷劑溫度的溫度差相當?shù)臏囟攘俊T趫D10中,用ΔT1表示該理想的溫度上升量。但是,由于實際上存在壓力損失,所以從蒸發(fā)器的入口到出口的制冷劑的溫度上升與圖10的點劃線的溫度上升相比,如實線所示地變小。在圖10中,用ΔT2表示由該制冷劑的壓力損失導致的溫度降低量。
若由該壓力損失導致的溫度降低量ΔT2比由制冷劑的溫度梯度導致的溫度上升量ΔT1小,即以收斂于式(1)成立的范圍內的方式設計熱介質間熱交換器15,則在熱交換器內的各位置,與使用二相狀態(tài)下幾乎沒有溫度變化的單一制冷劑或近共沸混合制冷劑的情況相比,能夠減小制冷劑和熱介質的溫度差,熱交換效率提高。此外,圖10假設制冷劑以飽和氣體狀態(tài)從蒸發(fā)器流出的情況、即過熱度為零的情況。另外,無論過熱度的大小,在式(1)成立的狀態(tài)下,與熱介質間熱交換器15的入口的制冷劑溫度相比,熱介質間熱交換器15的中間部的制冷劑溫度成為更高的溫度。
ΔT1>ΔT2·····式(1)
圖11是表示在R32和HFO1234yf的混合制冷劑中使R32的混合比率(質量%)變化的情況下(橫軸)的冷凝器側及蒸發(fā)器側的溫度梯度(縱軸)的圖。圖11所示的實線表示蒸發(fā)器側的溫度梯度,點劃線表示冷凝器側的溫度梯度。
如圖11所示,R32的比率從2質量%到50質量%的區(qū)域是溫度梯度最大的區(qū)域,蒸發(fā)側的溫度梯度從約2.8到9.5(K)。若制冷劑的比率處于該區(qū)域,則溫度梯度大,因此即使存在由稍大的壓力損失導致的溫度降低,式(1)也成立,能夠有效地使用熱交換器。
以下,對熱介質流路反轉裝置20的控制進行說明。圖12是表示熱介質流路反轉裝置20的控制處理的流程的流程圖。壓縮機10處于停止狀態(tài)的情況下的起動順序如圖12的流程圖所示。具體來說,壓縮機10的起動在有起動指令時開始(ST1)。省略圖示的控制裝置將熱介質流路反轉裝置20切換到當前設定的運轉模式(全制冷運轉模式、全制熱運轉模式、制冷制熱混合運轉模式(制冷主體運轉模式、制熱主體運轉模式))下的設定位置(ST2)。由此,起動泵21(ST3)。然后,起動壓縮機10(ST4)。按照以上順序進行壓縮機10的起動處理,并結束起動處理(ST5)。
使泵21起動之前,使熱介質流路反轉裝置20朝向與當前設定的運轉模式狀態(tài)相應的方向,由此可靠地確保泵21的流路,能夠實現(xiàn)穩(wěn)定的運轉。
另一方面,運轉停止的情況下,不使熱介質流路反轉裝置20從運轉中的位置變化地,停止泵21及壓縮機10。而且,運轉再開始的情況下,根據(jù)圖12所示的流程圖起動泵21及壓縮機10即可。運轉再開始的情況下,以與之前的運轉狀態(tài)相同的狀態(tài)再次運轉的情況較多,因此,若不使運轉停止時的熱介質流路反轉裝置20的位置從運轉中的位置變化,則能夠進一步使起動時間提前,能夠更快地實現(xiàn)穩(wěn)定的運轉。
另外,從全制冷運轉模式切換到制冷主體運轉模式的情況下,從全制熱運轉模式切換到制熱主體運轉模式的情況下,從制冷主體運轉模式切換到全制冷運轉模式的情況下,或者從制熱主體運轉模式切換到全制熱運轉模式的情況下,與一個泵21對應的熱介質流路反轉裝置20的方向被切換,熱介質間熱交換器15內的熱介質的流動方向反轉。因此,在切換的中途,產生瞬間流量成為零的狀態(tài),因此,預先使通過對應的泵21的熱介質的流量降低,之后切換熱介質流路反轉裝置20為好。這樣,能夠防止流量的急劇變化,能夠穩(wěn)定地進行運轉模式的切換。
此外,作為使通過泵21的流量降低的方法,在泵21被DC無刷變頻器或AC變頻器等驅動的情況下,使頻率降低而使流量降低即可。另外,在泵21不是變頻型的情況下,可以通過切換電阻等的方法使施加于泵21的電壓降低,也可以在泵的吸入側或排出側預先設置使流路的開口面積變化的閥,通過減小流路面積,使泵21的流量降低。
[制冷劑配管4]
如上所述,本實施方式的空氣調節(jié)裝置100具有幾個運轉模式。在這些運轉模式中,在連接室外機1和熱介質轉換器3的制冷劑配管4中有熱源側制冷劑流動。
[配管5]
在本實施方式的空氣調節(jié)裝置100所執(zhí)行的幾個運轉模式中,在連接熱介質轉換器3和室內機2的配管5中有水或防凍液等熱介質流動。
在空氣調節(jié)裝置100中,在利用側熱交換器26中僅產生制熱負荷或制冷負荷的情況下,使對應的第一熱介質流路切換裝置22及第二熱介質流路切換裝置23成為中間開度,熱介質向熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b雙方流動。由此,能夠將熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b雙方用于制熱運轉或制冷運轉,因此傳熱面積變大,能夠進行效率好的制熱運轉或制冷運轉。
另外,在利用側熱交換器26中混合地產生制熱負荷和制冷負荷的情況下,將與進行制熱運轉的利用側熱交換器26對應的第一熱介質流路切換裝置22及第二熱介質流路切換裝置23切換到與加熱用的熱介質間熱交換器15b連接的流路,并將與進行制冷運轉的利用側熱交換器26對應的第一熱介質流路切換裝置22及第二熱介質流路切換裝置23切換到與冷卻用的熱介質間熱交換器15a連接的流路,由此能夠在各室內機2中自由地進行制熱運轉、制冷運轉。
此外,本實施方式中說明的第一熱介質流路切換裝置22及第二熱介質流路切換裝置23是三通閥等切換三通流路的部件和組合兩個開閉閥等進行二通流路的開閉的部件等來切換流路的裝置即可。另外,也可以是步進馬達驅動式的混合閥等使三通流路的流量變化的部件和組合兩個電子膨脹閥等使二通流路的流量變化的部件等,作為第一熱介質流路切換裝置22及第二熱介質流路切換裝置23使用。該情況下,還能夠防止由流路的突然開閉產生的水錘現(xiàn)象。而且,在本實施方式中,以熱介質流量調整裝置25是二通閥的情況為例進行了說明,但也可以采用具有三通流路的控制閥,與使利用側熱交換器26旁通的旁通管一起設置。
另外,熱介質流量調整裝置25使用能夠以步進馬達驅動方式控制流路中的流量的結構即可,二通閥也可以采用封閉三通閥的一端的結構。另外,作為熱介質流量調整裝置25也可以使用開閉閥等進行二通流路的開閉的部件,反復進行導通/斷開來控制平均的流量。
另外,對于第一熱介質流路切換裝置22和熱介質流量調整裝置25是分體的結構進行了說明,但是,作為第一熱介質流路切換裝置22,在組合兩個進行步進馬達驅動的二通流路的流量調整的構件的情況下,還能夠兼具熱介質流量調整裝置25的功能,因此不需要另外設置熱介質流量調整裝置25。即,只要能夠同時實現(xiàn)流路切換和流量調整雙方,也可以使第一熱介質流路切換裝置22和熱介質流量調整裝置25成為同一裝置。
另外,熱介質流路反轉裝置20除了采用三通閥等切換三通流路的部件以外,還可以組合兩個圖7所示的開閉閥等進行二通流路的開閉的部件,只要能夠切換流路,可以是任意的結構。另外,也可以組合兩個步進馬達驅動式的混合閥等使三通流路的流量變化的部件和電子膨脹閥等使二通流路的流量變化的部件。
另外,雖然示出了第二制冷劑流路切換裝置18為四通閥的情況,但不限于此,也可以使用多個二通流路切換閥或三通流路切換閥,同樣地使制冷劑流動。
雖然對本實施方式的空氣調節(jié)裝置100作為能夠進行制冷制熱混合運轉的結構進行了說明,但不限于此。如下結構也能夠發(fā)揮相同的效果,即,熱介質間熱交換器15及節(jié)流裝置16分別使用一個,并向它們并聯(lián)地連接多個利用側熱交換器26和熱介質流量調整裝置25,僅進行制冷運轉或制熱運轉中的任意一方。
另外,利用側熱交換器26和熱介質流量調整裝置25僅連接一個的情況下,同樣的情況當然也能夠成立,而且,作為熱介質間熱交換器15及節(jié)流裝置16,設置多個進行相同動作的部件,當然也沒有問題。而且,以熱介質流量調整裝置25內置于熱介質轉換器3的情況為例進行了說明,但不限于此,也可以內置于室內機2,熱介質轉換器3和室內機2也可以分體地構成。
此外,雖然以作為熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b使用板式熱交換器的情況為例進行了說明,但也可以使用雙層管式熱交換器、微通道式熱交換器等結構。
另外,雖然以熱介質間熱交換器15a、熱介質間熱交換器15b為兩個的情況為例進行了說明,但當然不限于此,只要能夠冷卻和/或加熱熱介質,設置幾個都可以。
作為熱介質可以使用例如鹽水(防凍液)、水、鹽水和水的混合液、水和防腐蝕效果高的添加劑的混合液等。因此,在空氣調節(jié)裝置100中,即使熱介質經由室內機2向室內空間7泄漏,由于熱介質使用了安全性高的材料,所以也有助于安全性的提高。
在本實施方式中,以空氣調節(jié)裝置100中含有儲存器19的情況為例進行了說明,但也可以不設置儲存器19。另外,一般來說,在熱源側熱交換器12及利用側熱交換器26中安裝有風機,通過送風促進冷凝或蒸發(fā)的情況較多,但不限于此。例如,作為利用側熱交換器26還可以采用利用輻射的板式散熱器這樣的裝置,作為熱源側熱交換器12還可以采用通過水或防凍液使熱量移動的水冷式的裝置。也就是說,作為熱源側熱交換器12及利用側熱交換器26,只要是能夠散熱或吸熱的構造,任何種類都能夠使用。
另外,這里,以熱介質流路反轉裝置20a到熱介質流路反轉裝置20d與熱介質間熱交換器15a及熱介質間熱交換器15b的熱介質流路連接的情況為例進行了說明,但在熱源側熱交換器12采用水冷式的熱交換器、且在熱源側熱交換器12中采用制冷劑側的流路反轉的構造的情況下,也能夠提高熱源側熱交換器12中的熱效率。該情況下,將熱介質流路反轉裝置20a及熱介質流路反轉裝置20b與熱介質間熱交換器15同樣地連接到熱源側熱交換器12即可。
熱源側熱交換器12采用水冷式的熱交換器的情況下,也可以采用使制冷劑在熱源側熱交換器12與利用側熱交換器26a至利用側熱交換器26d之間循環(huán)的直接膨脹式的空氣調節(jié)裝置,發(fā)揮相同的效果。另外,這里,以4個利用側熱交換器26a~26d的情況為例進行了說明,但也可以連接它們中的任意幾個。而且,泵21a、21b分別不限于一個,也可以并聯(lián)排列多個小容量的泵。
另外,以熱介質流路反轉裝置20a至熱介質流路反轉裝置20d內置于與室外機1分體的熱介質轉換器3的情況為例進行了說明,但不限于此。雖然水的輸送動力的增量、節(jié)能性能稍惡化,但熱介質間熱交換器15a、熱介質間熱交換器15b及熱介質流路反轉裝置20a~熱介質流路反轉裝置20d也可以內置于室外機1。
如上所述,本實施方式的空氣調節(jié)裝置100不用使熱源側制冷劑循環(huán)到室內機2或室內機2的附近,從配管5和各執(zhí)行機構(泵21、第一熱介質流路切換裝置22、第二熱介質流路切換裝置23、節(jié)流裝置16、第二制冷劑流路切換裝置18等驅動部件)之間的連接處泄漏的熱介質不會向空調對象空間流出,能夠提高安全性。另外,由于能夠提高熱介質間熱交換器15的熱交換效率,所以能夠有助于能量效率的提高。另外,空氣調節(jié)裝置100能夠縮短配管5,所以能夠實現(xiàn)節(jié)能。而且,空氣調節(jié)裝置100減少了室外機1和熱介質轉換器3或室內機2之間的連接配管(制冷劑配管4、配管5),從而能夠提高施工性。
附圖標記的說明
1室外機,2室內機,2a室內機,2b室內機,2c室內機,2d室內機,3熱介質轉換器,4制冷劑配管,4a第一連接配管,4b第二連接配管,5管,6室外空間,7室內空間,8空間,9建筑物,10壓縮機,11第一制冷劑流路切換裝置,12熱源側熱交換器,13a止回閥,13b止回閥,13c止回閥,13d止回閥,15熱介質間熱交換器,15a熱介質間熱交換器,15b熱介質間熱交換器,16節(jié)流裝置,16a節(jié)流裝置,16b節(jié)流裝置,17開閉裝置,17a開閉裝置,17b開閉裝置,18第二制冷劑流路切換裝置,18a第二制冷劑流路切換裝置,18b第二制冷劑流路切換裝置,19儲存器,20熱介質流路反轉裝置,20a熱介質流路反轉裝置,20a(1)開閉閥,20a(2)開閉閥,20b熱介質流路反轉裝置,20b(1)開閉閥,20b(2)開閉閥,20c熱介質流路反轉裝置,20c(1)開閉閥,20c(2)開閉閥,20d熱介質流路反轉裝置,20d(1)開閉閥,20d(2)開閉閥,21泵,21a泵,21b泵,22第一熱介質流路切換裝置,22a第一熱介質流路切換裝置,22b第一熱介質流路切換裝置,22c第一熱介質流路切換裝置,22d第一熱介質流路切換裝置,23第二熱介質流路切換裝置,23a第二熱介質流路切換裝置,23b第二熱介質流路切換裝置,23c第二熱介質流路切換裝置,23d第二熱介質流路切換裝置,25熱介質流量調整裝置,25a熱介質流量調整裝置,25b熱介質流量調整裝置,25c熱介質流量調整裝置,25d熱介質流量調整裝置,26利用側熱交換器,26a利用側熱交換器,26b利用側熱交換器,26c利用側熱交換器,26d利用側熱交換器,31第一溫度傳感器,31a第一溫度傳感器,31b第一溫度傳感器,34第二溫度傳感器,34a第二溫度傳感器,34b第二溫度傳感器,34c第二溫度傳感器,34d第二溫度傳感器,35第三溫度傳感器,35a第三溫度傳感器,35b第三溫度傳感器,35c第三溫度傳感器,35d第三溫度傳感器,36壓力傳感器,41馬達,42旋轉筒,43孔,44(a)接頭,44(b)接頭,100空氣調節(jié)裝置,A制冷劑循環(huán)回路,B熱介質循環(huán)回路,a與熱介質流路反轉裝置的旋轉筒的端部連接的連接口,b與熱介質流路反轉裝置的旋轉筒的側部連接的連接口,c與熱介質流路反轉裝置的旋轉筒的側部連接的連接口。